Khảo sát hàm lượng một số nguyên tố vi lượng và kim loại nặng trong cam vinh bằng phương pháp phố phổ plasma cảm ứng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI PHAN HUÂN KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MỘT SỐ VI LƯỢNG VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG CAM VINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI PHỔ PLASMA CẢM ỨNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC VINH – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI PHAN HUÂN KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG CAM VINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI PHỔ PLASMA CẢM ỨNG Chuyên ngành: Hóa Phân Tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. NGUYỄN HOA DU VINH – 2014 - 3 - LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa Vô cơ - Khoa Hóa học và Phòng thí nghiệm Phân tích công cụ, Trung tâm Phân tích & Chuyên giao công nghệ Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Vinh. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - PGS. TS. Nguyễn Hoa Du đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. - TS. Đinh Thị Trường Giang, PGS.TS. Phan Thị Hồng Tuyết đã đọc và hướng dẫn tận tình giúp tôi hoạn thiện luận văn - Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa sau Đại học, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa học – Trường Đại học Vinh cùng các thầy, các cô kỹ thuật viên phụ trách phòng thí nghiệm đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất, cung cấp hóa chất thiết bị đầy đủ trong quá trình nghiên cứu. Xin cảm ơn đề tài cấp Bộ B2013-27-05 đã hỗ trợ thực hiện nghiên cứu này. Xin cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Vinh, tháng 10 năm 2014 Tác giả Bùi Phan Huân - 4 - HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1. Quả cam Vinh trồng tại Quỳ Hợp 4 Hình 1.2. Nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến pha sáng và pha tối trong quá trình quang hợp 10 Hình 1.3. Lá và quả cam khi thiếu Zn 13 Hình 1.4. Các triệu chứng thiếu Cu ở cà chua và cây có hoa 15 Hình 1.5. Các triệu chứng thiếu Bo ở lá cây cà chua và lá cây canola 17 Hình 1.6. Mn tham gia phân li nước tạo ra e cung cấp cho diệp lục P680 18 Hình 1.7. Thiếu Mn ở lá chanh và lá cam 19 Hình 1.8. Triệu chứng thiếu Mo ở cà chua và bí ngô 21 Hình 1.9. Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực 31 Hình 1.10. Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP – MS 33 Hình 1.11.Thiết bị khối phổ plasma cảm ứng Aligent 7500a LC – ICP - MS 33 Hình 1.12. Các bộ phận chính của máy ICP – MS 33 Hình 1.13. Bộ tạo sol khí 34 Hình 1.14. Bộ tạo plasma và nhiệt độ các vùng của plasma 34 Hình 1.15. Kiểu hệ lọc khối trường tứ cực 35 Hình 2.1. Độ sâu mẫu của máy ICP – MS 42 Hình 3.1. So sánh hàm lượng B trong lá và quả 48 Hình 3.2. Hàm lượng B trong các mẫu lá 48 Hình 3.3. Hàm lượng B trong các mẫu quả cam 49 Hình 3.4. Hàm lượng Mn trong các mẫu lá và quả cam 50 Hình 3.5. Hàm lượng Mn trong các mẫu lá cam 50 Hình 3.6. Hàm lượng Mn trong mẫu quả cam 51 Hình 3.7. Hàm lượng Cu trong các mẫu lá và quả cam 52 - 5 - Hình 3.8. Hàm lượng Cu trong các mẫu quả cam 53 Hình 3.9. Hàm lượng Cu trong các mẫu lá cam 53 Hình 3.10. Hàm lượng Zn trong lá và quả cam 55 Hình 3.11. Hàm lượng Zn trong mẫu lá cam 56 Hình 3.12. Hàm lượng Zn trong các mẫu quả cam 57 Hình 3.13. Hàm lượng Mo trong lá và quả cam 58 Hình 3.14. Hàm lượng Mo trong các mẫu quả cam 58 Hình 3.15. Hàm lượng Mo trong các mẫu lá cam 59 Hình 3.16. Hàm lượng As trong các mẫu lá và quả cam 60 Hình 3.17. Hàm lượng As trong các mẫu lá cam 61 Hình 3.18. Hàm lượng As trong các mẫu quả cam 61 Hình 3.19. Hàm lượng Cd trong các mẫu lá và quả cam 62 Hình 3.20. Hàm lượng Pb trong các mẫu lá và quả 63 Hình 3.21. Sự phân bố Cd và Pb trong quả cam 63 Hình 3.22. Sự phân bố Cd và Pb trong lá cam 64 Bảng 1.1. Sản lượng cam năm 2012 của một số nước trên thế giới (FAO) 5 Bảng 1.2. Hàm lượng các nguyên tố thiết yếu trong cây 7 Bảng 1.3. Ngưỡng giới hạn của một số vi lượng trong thực phẩm (mg/kg) 11 Bảng 1.4. Chẩn đoán dinh dưỡng đồng ở cây trồng 15 Bảng 1.5. Chẩn đoán dinh đưỡng Mangan ở cây trồng 20 Bảng 1.6. Qui định lượng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày và hàng tuần của Pb, Cd trong thực phẩm 23 Bảng 2.1. Tỷ số khối lượng/điện tích (M/Z) của các kim loại cần phân tích 42 Bảng 3.1. Hàm lượng các nguyên tố trong mẫu lá cam 46 Bảng 3.2. Hàm lượng các nguyên tố trong mẫu quả cam 46 Bảng 3.3. Ý nghĩa của các ký hiệu trong mẫu 47 Bảng 3.4. Hàm lượng Bo trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 49 - 6 - Bảng 3.5. Hàm lượng Mn trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 52 Bảng 3.6. Hàm lượng Cu trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 54 Bảng 3.7. Hàm lượng Zn trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 57 Bảng 3.8. Hàm lượng Mo trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 59 Bảng 3.9. Năng suất cam Nghĩa Đàn – Quỳ Hợp các năm 65 Bảng 3.10. Kết quả sấy khô mẫu lá và đông khô mẫu quả cam Vinh 65 Bảng 3.11. Mức độ tiêu hao các vi lượng do thu hoạch cam 66 - 7 - MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 3 3. Mục tiêu cụ thể 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 5. Phương pháp nghiên cứu 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4 1.1. Cam Vinh và tình hình sản xuất cam trên thế giới và ở Việt Nam 4 1.1.1. Giới thiệu về cam Vinh 4 1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam ở Việt Nam và trên thế giới 5 1.1.2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới 5 1.1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam tại Việt Nam 6 1.2. Nguyên tố vi lượng và vai trò sinh lý của các nguyên tố vi lượng 6 1.2.1. Các nguyên tố thiết yếu và các nguyên tố vi lượng 6 1.2.2. Vai trò sinh lý của các nguyên tố vi lượng 8 1.2.2.1. Vai trò chung 9 1.2.2.2. Vai trò của một số nguyên tố vi lượng 11 1.3. Kim loại nặng và ảnh hưởng của kim loại nặng 21 1.3.1. Độc tính của chì 22 1.3.2. Độc tính của Cadimi 23 1.3.3. Độc tính của asen 24 1.4. Các phương pháp phân tích kim loại vi lượng và siêu vi lượng 24 1.4.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES)……………………… 25 1.4.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)……………… 25 - 8 - 1.4.3. Các phương pháp điện hóa 26 1.4.4. Phương pháp phân tích kích hoạt nơtron(NAA) 26 1.4.5. Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) 29 1.5. Giới thiệu về máy quang phổ khối plasma cảm ứng 32 1.5.1. Cấu tạo 32 1.5.2. Kỹ thuật phân tích trên hệ thống khối phổ plasma cảm ứng (ICP - MS) 36 CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 39 2.1. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu 39 2.1.1. Phương pháp lấy mẫu 39 2.1.1.1. Lấy mẫu lá 39 2.1.1.2. Lấy mẫu quả 39 2.1.2. Xử lý mẫu 39 2.1.2.1. Xử lý mẫu lá 39 2.1.2.2. Xử lý mẫu quả 39 2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 40 2.2.1. Hóa chất 30 2.2.2. Dụng cụ, thiết bị 30 2.3. Quá trình phân tích hàm lượng một số vi lượng và kim loại nặng bằng phương pháp khối phổ plasma cảm ứng ICP – MS 41 2.3.1. Chuẩn bị mẫu phân tích 41 2.3.2. Dung dịch đường chuẩn 41 2.3.3. Tối ưu hoá điều kiện phân tích bằng ICP – MS 41 2.3.3.1. Chọn đồng vị phân tích 41 2.3.3.2. Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe) 42 2.3.3.3. Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP) 43 2.3.3.4. Lưu lượng khí mang (Carier Gas Flow Rate - CGFR) 43 - 9 - 2.3.3.5. Thông số máy 43 2.4. Đánh giá phương pháp phân tích 44 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1. Kết quả xác định hàm lượng các nguyên tố vi lượng Cu, Zn, Mn, Mo, B và kim loại nặng Pb, Cd, As trong cây cam Vinh bằng phương pháp khối phổ plasma cảm ứng 46 3.2. Thảo luận 47 3.2.1. So sánh hàm lượng nguyên tố Bo trong mẫu lá và mẫu quả 47 3.2.2. So sánh hàm lượng nguyên tố Mn trong mẫu lá và mẫu quả 50 3.2.3. So sánh hàm lượng nguyên tố Cu trong mẫu lá và mẫu quả 52 3.2.4. So sánh hàm lượng nguyên tố Zn trong mẫu lá và mẫu quả 54 3.2.5. So sánh hàm lượng nguyên tố Mo trong mẫu lá và mẫu quả 57 3.2.6. So sánh hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu lá và mẫu quả 60 3.2.6.1. Asen 60 3.2.6.2. Chì và cadimi 62 3.3. Đánh giá mức độ tiêu hao vi lượng sau thu hoạch 64 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 - 10 - DANH MỤC VIẾT TẮT ĐC : Đối chứng ICP- MS : Phương pháp ICP- MS DTTH : Diện tích thu hoặch TB : Trung bình NĐ : Nghĩa Đàn QH : Quỳ Hợp MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cam là một trong những cây ăn quả đặc sản lâu năm của Việt Nam bởi giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao. Trong thành phần cam có chứa nhiều vitamin C, vitamin A, vitamin B9 (axit folic), canxi, chất xơ và có chứa tinh dầu mang mùi thơm cho nên rất bổ dưỡng cho cơ thể cam có thể dùng ăn tươi, làm mứt, nước giải khát, chữa bệnh như ngăn ngừa bệnh tim mạch, phòng bệnh ung thư (đặc biệt là ung thư dạ dày và thanh quản) vì chúng giàu chất chống oxy hóa [7]. Trong những năm gần đây, diện tích và sản lượng cam ở nước ta ngày càng được mở rộng, tăng sản lượng Cây cam (tên khoa học Citrus sinensis, họ cam quýt Rutaceae), là loại cây ăn quả giàu chất chống oxy hóa và chất phytochemical. Theo các nhà khoa học Anh: “Bình quân trong một trái cam có chứa khoảng 170 mg phytochemicals bao gồm các chất dưỡng da và chống lão hóa”. Chuyên gia dinh dưỡng Monique dos Santos cho biết cam được yêu thích và có lợi cho người khỏe mạnh cũng như các bệnh nhân. Cam giúp giải nhiệt, thỏa mãn cơn khát cho người có cường độ vận động cao, tăng cường hệ tiêu hóa và hệ miễn dịch của cơ thể. Giá trị dinh dưỡng trong quả cam bao gồm: Mỗi 100 g quả [...]... lượng và năng suất nông sản Xuất phát từ những lý do trên tôi chọn đề tài: Khảo sát hàm lượng một số nguyên tố vi lượng và kim loại nặng trong cam Vinh bằng phương pháp khối phổ plasma cảm ứng , nhằm góp phần xác định những số liệu cơ bản về thành phần và sự phân bố của các nguyên tố vi lượng, kim loại nặng trong cây cam 2 Mục đích nghiên cứu Xác định được hàm lượng vi lượng của Cu, Zn, Mo, Mn, B và một. .. Mo, B , ngoài các phương pháp cổ điển như: phương pháp thể tích, phương pháp đo quang Còn có các phương pháp hiện đại như: phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP – MS), phương pháp phân tích kích hoạt nơtron, phương pháp cực phổ, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp cực chọn lọc ion, phương pháp quang kế ngọn lửa, phương pháp so màu quang điện Đối với mỗi phương pháp chúng đều có... bố hàm lượng các nguyên tố vi lượng B, Mn, Cu, Zn, Mo và các kim loại nặng Pb, Cd, As trong các mẫu thu thập được CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Cam Vinh và tình hình sản xuất cam trên thế giới và ở Vi t Nam 1.1.1 Giới thiệu về cam Vinh Cam Vinh - Nghệ An là một đặc sản lâu đời, có hương vị thơm, ngọt đặc trưng được người tiêu dùng ưa chuộng Vi c xây dựng cho đặc sản cam quả Nghệ An mang thương hiệu Cam Vinh. .. riêng Trong phạm vi của đề tài, chúng tôi chọn phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP – MS) - 35 1.4.1 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) Trong phương pháp phổ phát xạ nguyên tử, vi c phân tích định lượng dựa trên cơ sở cường độ vạch phổ phát xạ của nguyên tố cần phân tích trong những điều kiện nhất định tỉ lệ tuyến tính với nồng độ của nguyên tố trong mẫu phân tích theo công thức: I = K.C Trong. .. lấy đi với số lượng trung bình - Nhóm nguyên tố vi lượng gồm Fe, Zn, Mn, Cu, B, Mo, Cl và một số nguyên tố khác được cây trồng hút/lấy đi với số lượng nhỏ Là các nguyên tố dinh dưỡng đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động sống của cây trồng nhưng hàm lượng của chúng trong cây rất ít từ 10-3-10-5 % Ngoài các chất dinh dưỡng thiết yếu và có ích cho cây, trong đất, nước thải và một số loại phân bón... sinh lý của các nguyên tố vi lượng 1.2.1 Các nguyên tố thiết yếu và các nguyên tố vi lượng - 16 Khi phân tích thành phần hóa học của thực vật, người ta phát hiện ra có đến hơn 74 nguyên tố hóa học có trong thành phần của cây Tuy nhiên chỉ có một số nguyên tố nhất định là tối cần thiết cho cây được gọi là các nguyên tố thiết yếu Theo Arnon and Stout, 1939: nguyên tố thiết yếu là nguyên tố có vai trò... các nguyên tố kim loại nặng như chì (Pb), thủy ngân (Hg), cadimi (Cd), asen (As)… Đây là các nguyên tố có thể gây độc cho cây và ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng nông sản nếu hàm lượng vượt ngưỡng cho phép [2] 1.2.2 Vai trò sinh lý của các nguyên tố vi lượng Trong 74 nguyên tố hóa học tìm thấy trong cơ thể thực vật có 11 nguyên tố đa lượng (chiếm 99,95%), còn hơn 60 nguyên tố còn lại là các nguyên. .. 1.2.2.2 Vai trò của một số nguyên tố vi lượng a Kẽm (Zn) Hàm lượng kẽm trong các cây trồng biến động rất rộng từ 1-10.000 ppm, tính theo hàm lượng chât khô Ở các loại cây phổ biến, hàm lượng kẽm dao động từ 10-10.000 ppm Trong cây, rễ là bộ phận có hàm lượng kẽm cao nhất, sau tới lá và thấp nhất là thân và cành Hàm lượng kẽm ở các phần non thường cao hơn phần già Tuổi cây càng cao, hàm lượng kẽm càng giảm... triển, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại Các nguyên tố vi lượng được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa không khí – axetilen và được đo ở các bước sóng khác nhau, ví dụ: Đồng được đo tại bước sóng 324,8 nm, kẽm được đo tại bước sóng 213,9 nm, [16], [17] - 36 1.4.3 Các phương pháp điện hóa Phương. .. trò quan trọng trong quá trình tổng hợp ascosbic, đồng hóa CO2 và cố định đạm - Hàm lượng mangan trong cây có sự biến động lớn giữa các loài Hàm lượng mangan trong cây cũng cao hơn so với các nguyên tố vi lượng khác Bình thường hàm lượng mangan trong cây từ 20-500 ppm tính theo hàm lượng chất khô Hàm lượng mangan trong cây giảm dần theo tuổi cây và tăng dần ở các bộ phận từ rễ đến lá Hàm lượng mangan . GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI PHAN HUÂN KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MỘT SỐ VI LƯỢNG VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG CAM VINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI PHỔ PLASMA CẢM ỨNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC VINH –. 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI PHAN HUÂN KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG CAM VINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI PHỔ PLASMA CẢM ỨNG Chuyên ngành:. tố vi lượng Cu, Zn, Mn, Mo, B và kim loại nặng Pb, Cd, As trong cây cam Vinh bằng phương pháp khối phổ plasma cảm ứng 46 3.2. Thảo luận 47 3.2.1. So sánh hàm lượng nguyên tố Bo trong mẫu lá và